Сформулируйте граничное условие для массообмена на межфазной границе при наличии химической реакции

Очевидно, в движущемся потоке перенос массы целевого компонента происходит в основном за счет конвективной диффузии:

В пределах диффузионного пограничного слоя концентрация этого компонента резко изменяется по нормали к межфазной границе, в результате чего соответствующим образом увеличивается поток массы целевого компонента, переносимый за счет молекулярной диффузии. Одновременно уменьшается поток массы, переносимый за счет конвекции, что связано с уменьшением скорости омывающей среды в непосредственной близости от межфазной границы.

При протекании на межфазной границе химической реакции, в которой участвует целевой компонент, уравнение (2.31) удобно представить в следующем виде

при n = r ₀ (2.32)

где –плотность потока массы целевого компонента, подводимого к межфазной поверхности за счет диффузионных процессов, кг/м²с

–плотность потока массы того же компонента, которая образуется непосредственно на межфазной границе в результате химической реакции

Процессы массообмена, сопровождаемые химической реакцией, могут протекать в различных режимах или областях: диффузионной, кинетической или промежуточной.

Плотность потока массы, передаваемого на поверхность (или от нее в поток) за счет конвективной диффузии, равна:

, кг/м²с (2.33)

где –коэффициент массоотдачи, м/с; –концентрация i -го компонента в невозмущенном потоке, кг/м³; –его равновесная концентрация на межфазной границе, кг/м³

Плотность потока массы того же компонента, образующегося (или расходуемого) непосредственно на межфазной границе, в результате химической реакции, равна:

, (2.34)

где –константа скорости химической реакции; n –порядок реакции

ГУ:

В диффузионной области и в первом приближении можно считать, что равновесная концентрация целевого компонента на межфазной поверхности равна нулю:

= 0 при у = r ₀ (2.35)

В кинетической области () можно считать, что концентрация целевого компонента на межфазной границе в первом приближении равна его концентрации в невозмущенном потоке:

при у = r ₀ (2.36)

3-16 Что такое массообмен в диффузной области и что такое массообмен в кинетической области при наличии химической реакции?

Процессы массообмена, сопровождаемые химической реакцией, могут протекать в различных режимах или областях: диффузионной, кинетической или промежуточной. В диффузионной области процесс массообмена лимитируется скоростью подвода целевого компонента в зону химической реакции и реализуется при больших скоростях химической реакции. Процесс, протекающий в кинетической области, лимитируется скоростью химической реакции и реализуется при малых скоростях химической реакции или больших скоростях подвода целевого компонента в зону химической реакции.

при n = r ₀ - дифференциальное уравнение массоотдачи (2.31)

где –коэффициент массоотдачи, м/с, –равновесная концентрация целевого компонента на границе раздела фаз, - концентрации в невозмущенном потоке